边界条件对平板网架结构抗火性能的影响

在正放四角锥网架结构抗火性能研究的基础上,进一步分析了两向正交正放网架、斜放四角锥网架和正放抽空四角锥网架在大空间建筑火灾中的热力耦合反应。基于有限元程序ANSYS建立了网架结构上弦压杆应力比一致的结构分析模型,按温度增量加载的方法,对不同支座布置、温度场及荷载条件下的网架结构全过程反应进行了分析。结果表明,温度场非均匀性是导致网架结构杆件相互约束的主要因素,随着温度场非均匀性系数η的减小,各型网架结构的临界温度呈下降的趋势;在相同的温度场和支座布置条件下,随着荷载比的减小各型网架结构临界温度呈升高趋势;根据不同类型网架的传力特点,释放网架结构在主要传力方向的约束,可以提高网架结构的抗火承载力。上述边界条件对网架结构抗火性能的影响规律,为确定网架结构抗火性能关键参数分析方案提供了理论依据。     

杆件失效路径对网架结构抗火性能的影响

在正放四角锥网架结构抗火性能研究基础上,进一步分析两向正交正放网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在大空间建筑火灾中的热力耦合反应.基于有限元程序ANSYS建立网架结构上弦压杆应力比一致的结构分析模型,按温度增量加载的方法对网架结构热力耦合非线性反应进行了分析.结果表明,在大空间建筑火灾非均匀温度场中网架结构具有不同的杆件失效路径,正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在各自的杆件失效路径下临界温度趋于一致;网架结构在火灾中产生适度数量的杆件破坏,可更大程度地释放附加温度应力,表现出结构具有较高的抗火承载力和临界温度;两向正交正放网架的水平支撑桁架体系的抗火承载力对结构的整体抗火承载力有较大影响.按上弦杆具有相同应力比的结构模型,分析得到的失效杆件是影响结构抗火承载力的关键杆件.上述结论可为进一步研究网架结构抗火设计方法提供理论依据.     

高大空间火灾空气升温条件下整体网架抗火性能分析

为了研究网架在高大空间火灾空气升温条件下的抗火性能,结合某正放四角锥网架,采用有限元方法对网架在高大空间温度场下的抗火性能进行模拟分析。火源中心分别选择了3种不同位置对结构进行温度场划分和抗火分析。确定网架结构的耐火极限准则,得到不同工况下结构的极限抗火时间;研究不同工况下结构的内力、位移等响应变化过程及分布规律;同时对比分析各工况下网架结构抗火性能的差异。     

支承刚度对两向正交斜放网架抗火性能的影响

为研究支承刚度对两向正交斜放网架抗火性能的影响,利用非线性有限元分析软件ANSYS,建立两向正交斜放网架火灾高温下的热-结构耦合有限元计算模型,考虑不同荷载比下支承刚度的影响,对该模型在火灾均匀温度场中的全过程反应进行数值模拟计算,得到不同参数条件下两向正交斜放网架结构的临界温度及结构变形的特征.结果表明,采用同种支承刚度的两向正交斜放网架时,荷载比越小,临界温度越高,抗火性能越好;在相同荷载比情况下,两向正交斜放网架的临界温度值随着支座法向支承刚度的逐渐增大而呈现降低的趋势.     

网架结构实用防火保护方法研究

本文基于有限元程序ABAQUS建立了网架结构的分析模型,对不同长宽比、空间高度、跨度条件下的正放四角锥网架结构在大空间非均匀温度场中的耐火性能进行了分析计算。结果表明,网架结构在火灾下均出现了内力重分布,结构挠度变化较大;在相同跨度和支座布置条件下,随着空间高度的增加网架结构挠度增量呈降低趋势;在相同空间高度和支座布置条件下,跨度越小,温度对结构位移影响越明显;在相同高度和建筑面积条件下,矩形网架的抗火性能更好。本文在理论分析的基础上给出了网架结构建筑结构防火保护的建议范围,可为我国大空间结构的抗火设计提供有益参考。     

运河亚运公园乒乓球馆钢结构屋盖及墙面施工技术

文章以运河亚运公园乒乓球馆钢结构屋盖及墙面施工为背景,该工程通过正交正放四角锥双层网架结构、曲面斜交钢网格墙体及曲面正交钢网格墙体的组合,实现整体钢结构构造。详细介绍了能够保证正交正放四角锥双层网架结构吊装及卸载安全性、解决屋盖与墙面连接难度大的施工装置及连接节点,并阐述了正交正放四角锥双层网架结构、曲面斜交钢网格墙体及曲面正交钢网格墙体施工技术要领。     

两向正交正放网架抗火性能浅析

本文采用ANSYS非线性有限元软件,建立两向正交正放网架结构在大空间火灾作用下的热力耦合有限元模型,按温度增量加载的方法,考虑支座布置形式、温度场非均匀性等因素对结构抗火性能的影响.对结构在火灾中的全过程反应数值模拟结果表明,结构上弦压杆温度应力增长较快,邻近网架对称轴上弦压杆是网架结构的关键杆件;在实际的网架结构设计过程中需要严格地控制杆件的长细比,尤其是上弦杆件的长细比;支座布置形式对于两向正交正放网架抗火性能影响很大.上述的结论为确定影响正交正放网架抗火性能关键参数提供了参考,并为两向正交正放网架抗火设计提供理论依据.     

锈蚀后网架结构残余力学性能研究

利用钢结构设计软件3D3S对均匀锈蚀的正放四角锥网架的受力性能进行研究分析;应用有限元分析软件ABAQUS对均匀锈蚀和非均匀锈蚀2种情况下的正放四角锥网架的受力性能和稳定性能进行分析,研究不同初始缺陷对网架的极限承载力和变形的影响。研究结果表明:随着锈蚀程度的增加,网架最大应力大致呈二次曲线增长,最大位移呈线性增长,稳定承载力显著降低,初始缺陷对网架极限承载力的影响较小,可忽略不计;下弦杆的锈蚀对网架极限承载力影响最大,上弦杆锈蚀的影响次之,腹杆锈蚀的影响最小。     

单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法

采用有限元数值分析方法,对门式钢刚架在多参数影响下的抗火性能进行了研究。基于经典结构力学,建立非均匀温度场中单跨门式钢刚架结构的内力方程,以此判断高温下,结构最不利截面几何位置。研究表明,在大空间建筑火灾中,主要是梁跨中截面和梁端截面影响门式钢刚架结构抗火承载力;根据数值分析结果,建立不同温度场非均匀性、荷载比、高跨比和楔率参数条件下门式钢刚架结构临界温度的大数据库,并拟合得到各参数影响下结构的临界温度经验公式,在临界温度法框架下,建议了单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法,为基于计算的门式钢刚架结构在大空间建筑火灾下的抗火性能评估提供了参考。     

正放四角锥双层网架卸载对接技术

结合某体育中心综合体育馆屋面的钢结构正放四角锥双层网架结构,介绍了累积滑移法施工技术。     

银川火车站跨线钢结构天桥温度效应分析

均匀的温度场变化会对超静定结构产生不利影响,被约束结构在温度作用下会发生变形并产生内力。本文研究银川火车站跨线钢结构天桥网架在外界温度应力场作用下产生的内力和变形对网架的影响,利用Midas Civil有限元软件对该网架进行静力和温度应力计算,通过结果分析,总结温度应力场对网架结构的影响。     

火灾作用下空间桁架结构响应分析

针对钢结构建筑耐火性能差的弱点,建立了空间桁架屋顶结构有限元计算模型和空间桁架结构随时间的变化模型,分析了受火区域构件的温度场,以及火灾荷载下空间桁架结构的响应,并提出改进措施。     

Parametric analysis of mechanical behavior of steel planar tubular truss under fire

This paper presents experimental and numerical results of steel planar tubular truss, which was exposed to the fire condition. The principal aim is to investigate the critical temperature of the truss under permanent load and the influence of geometric parameter. It is found that both experimental and numerical results demonstrate that the failure of the steel planar tubular trusses is due to the local buckling of the brace members which validates the accuracy of finite element model. In the parametric analysis, it is found that the geometric parameters of the truss have a significant influence on the load bearing capacity of steel planar tubular truss subjected to the fire. The parameters include wall thickness ratio τ, diameter ratio β and chord diameter/thickness ratio γ. The results demonstrate that the critical temperature of the truss can be improved significantly by the increase of the brace diameter and the wall thickness of the chord while changing the wall thickness of the brace has limited effects. It is indicated from the analysis that at the higher load level, the parameters τ,β and γ have a distinct influence on critical temperature of the steel planar tubular truss.     

油罐车火灾下大跨径双层钢桁梁悬索桥高温 力学性能

为了确定大跨径双层钢桁梁公路悬索桥油罐车燃烧下的损伤破坏情况,以武汉杨泗港长江大桥为背景,利用火灾动力学软件FDS模拟桥梁上7种不同火灾燃烧场景,以此确定出桥梁最不利油罐车火灾热释放率函数增长模型及规模。建立双层公路悬索桥三维空间热分析模型,通过热分析确定油罐车在桥梁不同部位发生火灾时其三维空间瞬态温度场分布规律。通过热-结构耦合分析,掌握双层钢桁梁悬索桥吊索、加劲梁、桁架杆高温力学性能时变特征。结果表明:恒载+活载工况作用下,一辆油罐车在桥梁主跨跨中上层最外车道发生火灾36 min时,吊索温度达到900 ℃以上,吊索应力增大到362.4 MPa,达到高温下抗拉强度,此时吊索发生断裂破坏,吊索的破坏主要是由于高温下的抗拉强度退化造成,此场景下抗火救援的最佳时间在16 min内; 一辆油罐车在桥梁主跨跨中下层非机动车道发生火灾43 min时,上层钢桁梁横梁腹板的临界屈曲应力系数降低到了1以下,上层钢桁梁火灾下率先会发生局部屈曲失稳而不是强度或位移破坏,此时抗火救援的最佳时间在20 min内。     

考虑蠕变和残余应力释放的Q460钢柱抗火设计方法

承受荷载的钢结构在火灾下可发生明显的蠕变变形,钢结构中的焊接残余应力在火灾下也会一定程度地释放,因而高温蠕变变形和残余应力会对钢柱的耐火性能产生影响.为了准确地对高强度Q460钢柱进行抗火设计,有必要定量分析高温蠕变和残余应力释放对钢柱承载力的影响.采用电炉对2根焊接H形Q460钢柱进行耐火试验,得到无保护Q460钢柱...     

火灾下焊接空心球节点的温度场分析

基于火灾高温下网格结构的应力特征和火灾性能,按照EuroCode 3和国际标准升温曲线(ISO834 ),对焊接空心球节点火灾高温下的性能进行了非线性有限元数值模拟.研究了焊接空心球节点火灾高温下温度场的分布规律和影响因素.研究结果表明,通过降低焊接空心球节点实际承受的荷载比和外焊钢管的厚度可以有效延长其极限耐火时间,并且焊接空心球节点在受拉时的极限耐火时间比受压时的长.     

国产高强度Q960钢高温蠕变及其对钢柱抗火性能影响

为获得国产高强度Q960钢高温下蠕变应变,对Q960钢进行高温拉伸蠕变试验,得到不同温度和应力水平下的蠕变应变-时间曲线,基于试验数据,提出适用于Q960钢结构抗火分析的蠕变模型。采用有限元模型分析蠕变效应对Q960钢柱抗火性能的影响,得到标准升温条件下无防火保护Q960钢柱的临界温度,并与《建筑钢结构防火技术规范》(GB 51249)计算的结果进行对比。研究表明:当温度超过600℃时,Q960钢材具有明显的蠕变效应,且温度越高,断裂前蠕变总变形越大;蠕变效应会显著降低Q960钢柱的临界温度和耐火极限;《建筑钢结构防火技术规范》(GB 51249)中的临界温度法不适用于Q960钢柱,当荷载比小于0.75时,计算结果不安全,而荷载比大于0.75时,计算结果偏于保守。     

Stability analysis of large‐span steel truss structure under local cooling from fire extinguishing system

In case of a fire in large‐span steel structure buildings, the firefighters usually use water to cool the steelwork. However, during the cooling by the spraying water, the collapse of these structures is unclear. In this paper, a large‐span center is taken as an example to study the overall mechanical response process under local cooling conditions in fire. The Fire Dynamics Simulator has been used to investigate the temperature field distribution rule of large‐span buildings under fire. Using the coupled thermal‐mechanical method to study the overall mechanical response process of steel structure under local abrupt drop in temperature, displacement and stress variations of the large‐span steel structure under local cooling have been analyzed. Results of this study show that the temperature distribution in large‐span structures is nonuniform in fire. Using spraying water to cool the structural members in fire can cause the structural stress field redistributed that may lead to further damage to the structure.